JP3527071B2 - 電気自動車の制御装置 - Google Patents

電気自動車の制御装置

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Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、電気自動車の走行
用モータを駆動制御する装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】マイクロコンピュータとメモリを備えた
車両コントローラとモータコントローラにおいて、各コ
ントローラのメモリに相手のコントローラから定期的に
データが書き込まれない場合や、所定時間以上、同一の
データが続けて書き込まれた場合には、いずれかのコン
トローラの異常と判断し、装置の動作を停止するように
した電気自動車の制御装置が知られている（例えば、特
開平５−１２２８０１号公報参照）。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た従来の電気自動車の制御装置では、各コントローラの
出力信号の誤差の大きさを判断するまでに時間がかかる
上に、メモリに書き込まれたデータのチェックや送受信
データのチェックだけでは、モータコントローラの出力
する制御指令値によりモータが指令値通りに作動してい
るのかを確認できないという問題がある。
【０００４】本発明の目的は、コントローラの演算結果
の判断をすばやく確実に行ない、モータの駆動制御の正
確さを判断するようにした電気自動車の制御装置を提供
することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】（１） 請求項１の発明
は、モータのトルク指令と第１の回転角検出手段により
検出されたモータ回転角とに基づいて、モータの二相電
流指令値Ｉｔ＊、Ｉｍ＊とモータ電気角θｍを演算する
第１の演算制御回路と、モータのトルク指令と第２の回
転角検出手段により検出されたモータ回転角とに基づい
て、モータの二相電流指令値Ｉts＊、Ｉ ms ＊ を演算する
第２の演算制御回路とを備え、第１の演算制御回路は、
モータ電気角θｍに基づいてモータの三相交流電流を二
相電流Ｉｔ、Ｉｍに変換し、この二相電流Ｉｔ、Ｉｍを
自身で演算した二相電流指令値Ｉｔ＊、Ｉｍ＊と比較し
ながら電流フィードバック制御を行って電力変換回路を
制御するとともに、第２の演算制御回路は、第１の演算
制御回路により演算されたモータ電気角θｍに基づいて
モータの三相交流電流を二相電流Ｉts、Ｉmsに変換し、
この二相電流Ｉts、Ｉmsを自身で演算した二相電流指令
値Ｉts＊、Ｉms＊と比較して両者の差が所定値以上の場
合に電力変換回路へ停止指令を出力する。 （２） 請求項２の発明は、第１および第２の演算制御
回路をそれぞれ別個のマイクロコンピュータのソフトウ
エア形態で構成したものである。
【０００６】
【発明の効果】（１） 請求項１の発明によれば、電気
角の検出誤差に起因する電流変換の変換誤差を小さくす
ることができ、モータ制御におけるモータ作動の正確さ
をすばやく確実に検知することができるようになり、電
気自動車の制御装置の信頼性を向上させることができ
る。 （２） 請求項２の発明によれば、余分な回路および機
器が付加されないので、構成部品点数に対する装置の信
頼性レベルを低下させることがない。
【０００７】
【発明の実施の形態】図１は一実施形態の構成を示す図
である。バッテリ１は開閉器２およびＤＣリンクコンデ
ンサ３を介してインバータ４に直流電力を供給し、イン
バータ４は直流電力を交流電力に変換して三相誘導モー
タ５に印加する。インバータ４は、電気自動車の走行を
制御するトルクプロセッシングコントローラ６およびモ
ータコントローラ７により制御される。モータ５には２
台のエンコーダ８，９が機械的に連結されており、共に
モータコントローラ７へモータ回転角信号を出力する。
電流センサ１０はモータ５に流れる三相電流Ｉｕ，Ｉ
ｖ，Ｉｗを検出し、モータコントローラ７へ出力する。
【０００８】トルクプロセッシングコントローラ６は、
アクセル信号、シフト信号、ブレーキ信号、モータ回転
数などに基づいてトルク指令を演算し、モータコントロ
ーラ７へ出力する。モータコントローラ７はインバータ
４をベクトル制御するための制御装置であり、トルクプ
ロセッシングコントローラ６からのトルク指令、エンコ
ーダ８，９からのモータ回転角信号、電流センサ１０か
らのモータ電流Ｉｕ，Ｉｖ，Ｉｗなどに基づいて、イン
バータ４のスイッチング素子を駆動するためのＰＷＭ信
号を演算する。モータコントローラ７はまた、モータ制
御指令値の演算結果の誤差の大きさおよび実際のモータ
の制御状況の判断を行ない、誤差の大きさやモータの制
御状況によりインバータ４に停止命令を出力するととも
に、接触器２を開放してインバータ４への電力の供給を
遮断する。
【０００９】なお、この実施形態ではモータ５に三相誘
導電動機を用い、モータコントローラ７およびインバー
タ４にベクトル制御インバータを用いた例を示すが、モ
ータおよびインバータの種類はこの実施形態に限定され
ず、例えば同期電動機を用いたベクトル制御インバータ
であってもよい。
【００１０】図２はモータコントローラ７の制御ブロッ
ク図である。モータコントローラ７は、メインマイコン
（この明細書では、マイクロコンピュータをマイコンと
呼ぶ）１１と、サブマイコン２１と、ＯＲ回路３１を備
えている。２台のマイコン１１，２１はそれぞれモータ
制御指令値を演算して比較し、制御指令値演算における
演算結果の誤差の大きさを検知するとともに、モータ制
御指令値と実際のモータ制御結果を比較し、モータの制
御状況を判断する。
【００１１】メインマイコン１１は、ソフトウエア形態
で構成されるモータ制御演算部１２、座標変換部１３、
比較部１４、電流制御部１５を備えている。モータ制御
演算部１２は、トルクプロセッシングコントローラ６か
らのトルク指令とエンコーダ８からのモータ回転角信号
に基づいて、モータ制御指令値であるトルク電流指令値
Ｉｔ*、励磁電流指令値Ｉｍ*、モータ電気角θｍを演算
する。座標変換部１３は、モータ制御演算部１２で演算
されたモータ電気角θｍに基づいて、電流センサ１０で
検出したモータ電流Ｉｕ，Ｉｖ，Ｉｗをトルク電流と励
磁電流のフィードバック値Ｉｔ，Ｉｍに座標変換（３／
２相変換）する。比較部１４は、モータ制御演算部１２
で演算されたモータ制御指令値Ｉｔ*，Ｉｍ*，θｍと、
後述するサブマイコン２１のモータ制御演算部２２で演
算されたモータ制御指令値Ｉｔｓ*，Ｉｍｓ*，θｓとを
それぞれ別個に比較し、いずれかに所定値以上の差があ
るとＯＲ回路３１へ停止指令を出力する。電流制御部１
５は、モータ制御指令値Ｉｔ*，Ｉｍ*，θｍと、電流フ
ィードバック値Ｉｔ，Ｉｍとに基づいて電流フィードバ
ック制御を行ない、インバータ４へＰＷＭ信号を出力す
る。
【００１２】サブマイコン２１は、ソフトウエア形態で
構成されるモータ制御演算部２２、座標変換部２３、比
較部２４を備えている。モータ制御演算部２２は、トル
クプロセッシングコントローラ６からのトルク指令とエ
ンコーダ９からのモータ回転角信号に基づいて、モータ
制御指令値であるトルク電流指令値Ｉｔｓ*、励磁電流
指令値Ｉｍｓ*、モータ電気角θｓを演算する。座標変
換部２３は、メインマイコン１１のモータ制御演算部１
２で演算されたモータ電気角θｍに基づいて、電流セン
サ１０で検出したモータ電流Ｉｕ，Ｉｖ，Ｉｗをトルク
電流と励磁電流のフィードバック値Ｉｔｓ，Ｉｍｓに座
標変換（３／２相変換）する。比較部２４は、モータ制
御演算部２２で演算されたモータ制御指令値Ｉｔｓ*，
Ｉｍｓ*と座標変換部２３で変換された電流フィードバ
ック値Ｉｔｓ，Ｉｍｓとを比較するとともに、メインマ
イコン１１で演算されたモータ電気角θｍとサブマイコ
ン２１で演算されたモータ電気角θｓとを比較し、いず
れかに所定値以上の差があるとＯＲ回路３１へ停止指令
を出力する。
【００１３】図３はメインマイコン１１の処理を示すフ
ローチャート、図４はサブマイコン２１の処理を示すフ
ローチャートである。これらのフローチャートにより、
一実施形態の動作を説明する。メインマイコン１１は、
装置の電源が投入されると図３に示す処理を繰り返し実
行する。ステップ１において、トルク指令とモータ回転
角信号に基づいてトルク電流指令値Ｉｔ*と励磁電流指
令値Ｉｍ*を演算する。次に、ステップ２で、サブマイ
コン２１で演算されたトルク電流指令値Ｉｔｓ*と励磁
電流指令値Ｉｍｓ*を入力する。ステップ３で、２台の
マイコン１１，２１で演算されたトルク電流指令値Ｉｔ
*，Ｉｔｓ*と励磁電流指令値Ｉｍ*，Ｉｍｓ*を個別に比
較し、両者の差の絶対値がそれぞれ所定値ΔＩｔ１，Δ
Ｉｍ１よりも小さいかどうかを確認する。なお、モータ
制御指令値に含まれる瞬間的な変動分やノイズを除去す
るために、モータ制御指令値にローパスフィルター処理
を施してから比較処理を行なう。いずれかの電流指令値
の差が所定値以上の場合はマイコン１１，２１の演算結
果の誤差が大きいと判断し、ステップ４へ進んで停止指
令を出力し処理を終了する。
【００１４】このように、２台のマイコンで同一のモー
タ制御指令値を演算して比較し、その差が所定値以上の
場合はマイコン１１，２１の演算結果の誤差が大きいと
して装置を停止するようにしたので、モータ制御指令値
の誤差による影響をすばやく防止でき、電気自動車の制
御装置の信頼性を向上させることができる。
【００１５】２台のマイコン１１，２１で演算された電
流指令値がともに所定値より小さい場合はマイコン１
１，２１の演算結果の誤差は極めて小さいと判断し、ス
テップ５へ進む。ステップ５ではモータ回転角信号に基
づいてモータ５の電気角θｍを演算し、続くステップ６
でサブマイコン２１で演算されたモータ電気角θｓを入
力する。ステップ７において、２台のマイコン１１，２
１で演算されたモータ電気角θｍ，θｓの差の絶対値が
所定値Δθよりも小さいかどうかを確認する。なお、モ
ータ電気角信号に含まれる瞬間的な変動分やノイズを除
去するために、モータ電気角信号にローパスフィルター
処理を施してから比較処理を行なう。モータ電気角の差
が所定値以上の場合はマイコン１１，２１の演算結果の
誤差が大きいと判断し、ステップ８へ進んで停止指令を
出力し処理を終了する。
【００１６】このように、２台のマイコン１１，２１で
モータ電気角を演算して比較し、その差が所定値以上の
場合はマイコン１１，２１の演算結果の誤差が大きいと
して装置を停止するようにしたので、モータ電気角の誤
差の増大による影響をすばやく防止でき、電気自動車の
制御装置の信頼性を向上させることができる。
【００１７】２台のマイコン１１，２１で演算されたモ
ータ電気角の差が所定値よりも小さい場合はマイコン１
１，２１の演算結果の誤差は極めて小さいと判断し、ス
テップ９へ進む。ステップ９では、演算したモータ電気
角θｍをサブマイコン２１へ出力する。続くステップ１
０で、モータ電気角θｍにより三相モータ電流Ｉｕ，Ｉ
ｖ，Ｉｗをトルク電流Ｉｔと励磁電流Ｉｍに座標変換し
て電流フィードバック値を演算する。ステップ１１にお
いて、モータ電流指令値Ｉｔ*，Ｉｍ*と電流フィードバ
ック値Ｉｔ，Ｉｍとに基づいて電流フィードバック制御
を行ない、ＰＷＭ信号を演算して出力する。
【００１８】サブマイコン２１は、装置の電源が投入さ
れると図４に示す処理を繰り返し実行する。ステップ２
１において、トルク指令とモータ回転角信号に基づいて
トルク電流指令値Ｉｔｓ*と励磁電流指令値Ｉｍｓ*を演
算する。ステップ２２でメインマイコン１１からモータ
電気角θｍを入力し、ステップ２３で、モータ電気角θ
ｍにより三相モータ電流Ｉｕ，Ｉｖ，Ｉｗをトルク電流
Ｉｔｓと励磁電流Ｉｍｓに座標変換して電流フィードバ
ック値を演算する。ステップ２４において、モータ電流
指令値Ｉｔｓ*，Ｉｍｓ*と電流フィードバック値Ｉｔ
ｓ，Ｉｍｓを個別に比較し、両者の差の絶対値がそれぞ
れ所定値ΔＩｔ２，ΔＩｍ２よりも小さいがどうかを確
認する。なお、モータ制御指令値と電流フィードバック
値に含まれる瞬間的な変動分やノイズを除去するため
に、モータ制御指令値と電流フィードバック値にローパ
スフィルター処理を施してから比較処理を行なう。モー
タ電流指令値と電流フィードバック値の差が所定値以上
の場合はマイコン１１，２１の演算結果の誤差が大きい
と判断し、ステップ２５へ進んで停止指令を出力し処理
を終了する。
【００１９】このように、モータ電流指令値と電流フィ
ードバック値を比較し、その差が所定値以上ある場合に
はマイコン１１，２１の演算結果の誤差が大きいとして
装置を停止するようにしたので、電気自動車の制御装置
の信頼性を向上させることができる。また、モータ電気
角θはエンコーダ８，９で検出されるモータ回転角信号
を積分して算出するので、わずかな誤差でも積分されて
大きな誤差になる。そこで、この実施形態では、メイン
マイコン１１で電流フィードバック制御に用いるモータ
電気角θｍを、サブマイコン２１側の座標変換処理にも
用いる。２台のマイコンで同一のモータ電気角θｍを用
いて処理を行なうことにより、積分誤差の影響を排除す
ることができ、装置の信頼性を向上させることができ
る。
【００２０】モータ電流指令値と電流フィードバック値
の差が所定値よりも小さい場合は装置に異常はないと判
断し、ステップ２６へ進む。ステップ２６ではモータ回
転角信号に基づいてモータ電気角θｓを演算し、続くス
テップ２７でメインマイコン１１で演算されたモータ電
気角θｍを入力する。ステップ２８において、２台のマ
イコン１１，２１で演算されたモータ電気角θｓ，θｍ
の差の絶対値が所定値Δθよりも小さいかどうかを確認
する。モータ電気角の差が所定値以上の場合はマイコン
１１，２１の演算結果の誤差が大きいと判断し、ステッ
プ２９へ進んで停止指令を出力し処理を終了する。モー
タ電気角の差が所定値よりも小さい場合はマイコン１
１，２１の演算結果の誤差が極めて小さいと判断し、ス
テップ２１へ戻って上記処理を繰り返す。
【００２１】このように、メインマイコン１１から送ら
れて座標変換処理に用いるモータ電気角θｍを、サブマ
イコン２１側で演算したモータ電気角θｓと比較し、そ
の差が所定値以上の場合は誤差が大きいとして装置を停
止するようにしたので、メインマイコン１１からサブマ
イコン２１へのモータ電気角θｍの転送時に、ノイズの
混入などによって値が変化した場合でも装置の信頼性を
向上させることができる。
【００２２】以上の一実施形態の構成において、インバ
ータ４が電力変換回路を、モータコントローラ７がモー
タ制御回路を、メインマイコン１１が第１の演算制御回
路を、サブマイコン２１が第２の演算制御回路を、エン
コーダ８が第１の回転角検出手段を、エンコーダ９が第
２の回転角検出手段を、電流センサー１０が電流検出手
段をそれぞれ構成する。なお、上述した実施形態では、
回路および機器を付加せずにマイクロコンピュータのソ
フトウエア形態で装置を構成したので、構成部品点数に
対する装置の信頼性レベルを低下させることがない。し
かし、制御装置の一部または全部をハードウエア形態で
構成することももちろん可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】 一実施形態の構成を図である。
【図２】 モータコントローラの制御ブロック図であ
る。
【図３】 メインマイコンの処理を示すフローチャート
である。
【図４】 サブマイコンの処理を示すフローチャートで
ある。
【符号の説明】
１ バッテリ ２ 開閉器 ３ ＤＣリンクコンデンサ ４ インバータ ５ モータ ６ トルクプロセッシングコントローラ ７ モータコントローラ ８，９ エンコーダ １０ 電流センサ １１ メインマイコン １２ モータ制御演算部 １３ 座標変換部 １４ 比較部 １５ 電流制御部 ２１ サブマイコン ２２ モータ制御演算部 ２３ 座標変換部 ２４ 比較部 ３１ ＯＲ回路
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 大津 英一 茨城県ひたちなか市大字高場2520番地 株式会社日立製作所自動車機器事業部内 (72)発明者 山田 博之 茨城県ひたちなか市大字高場2477番地 株式会社日立カーエンジニアリング内 (56)参考文献 特開 平８−182103（ＪＰ，Ａ) 特開 平９−107602（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−23204（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) B60L 3/00 B60L 9/18 H02P 5/41 302

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 バッテリから供給される直流電力を三相
    交流電力に変換して三相交流モータに印加する電力変換
    回路と、 前記モータに連結されて前記モータの回転角を検出する
    第１および第２の回転角検出手段と、 前記モータに流れる三相交流電流を検出する電流検出手
    段と、 前記モータのトルク指令と前記第１の回転角検出手段に
    より検出されたモータ回転角とに基づいて、前記モータ
    の二相電流指令値Ｉｔ＊、Ｉｍ＊とモータ電気角θｍを
    演算する第１の演算制御回路と、 前記モータのトルク指令と前記第２の回転角検出手段に
    より検出されたモータ回転角とに基づいて、前記モータ
    の二相電流指令値Ｉts＊、Ｉ ms ＊ を演算する第２の演算
    制御回路とを備えた電気自動車の制御装置であって、 前記第１の演算制御回路は、前記モータ電気角θｍに基
    づいて前記モータの三相交流電流を二相電流Ｉｔ、Ｉｍ
    に変換し、この二相電流Ｉｔ、Ｉｍを自身で演算した前
    記二相電流指令値Ｉｔ＊、Ｉｍ＊と比較しながら電流フ
    ィードバック制御を行って前記電力変換回路を制御する
    とともに、 前記第２の演算制御回路は、前記第１の演算制御回路に
    より演算された前記モータ電気角θｍに基づいて前記モ
    ータの三相交流電流を二相電流Ｉts、Ｉmsに変換し、こ
    の二相電流Ｉts、Ｉmsを自身で演算した前記二相電流指
    令値Ｉts＊、Ｉms＊と比較して両者の差が所定値以上の
    場合に前記電力変換回路へ停止指令を出力することを特
    徴とする電気自動車の制御装置。
  2. 【請求項２】 請求項１に記載の電気自動車の制御装置
    において、 前記第１および第２の演算制御回路をそれぞれ別個のマ
    イクロコンピュータのソフトウエア形態で構成したこと
    を特徴とする電気自動車の制御装置。
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